Salaku tabung sinar X dianggo?

Sinar-X nu dihasilkeun ku jalan ngarobah énergi éléktron kana foton, anu lumangsung dina tube X-ray. Kuantitas (paparan) jeung (spectrum) radiasi kualitas bisa disaluyukeun ku cara ngarobah arus, tegangan jeung waktu alat nu.

prinsip operasi

tabung sinar-X (poto dirumuskeun dina artikel) mangrupakeun converters énergi. Aranjeunna nampi tina jaringan jeung dirobah jadi bentuk sejen - penetrating radiasi jeung panas, kiwari dimungkinkeun mangrupa hasil gigir pikaresepeun. X-ray alat tube sapertos nu eta maximizes produksi foton jeung dissipates panas gancang-gancang.

tabung mangrupakeun alat kawilang basajan, ilaharna ngawengku dua elemen dasar - a katoda jeung hiji anoda. Lamun ayeuna ngalir ti katoda pikeun anoda, éléktron leungit tanaga, nu ngabalukarkeun generasi sinar-X.

anoda

anoda mangrupakeun komponén, wherein emisi foton tinggi-énergi nu dihasilkeun. Ieu unsur logam nu kawilang gegedean nu disambungkeun ka kutub positif tina circuit listrik. Cai mibanda dua fungsi utama:

• Ieu ngarobah énergi éléktron kana radiasi sinar-X,
• Ieu dissipates panas.

Bahan pikeun anoda dipilih pikeun ningkatkeun pidangan fungsi ieu.

Ideally, lolobana éléktron kedah ngabentuk foton tinggi-énergi, tinimbang panas. Babandingan énergi total, nu dirobah jadi X-radiasi (Pulisi) gumantung kana dua faktor:

• wilangan atom (Z) tina bahan anoda,
• énergi éléktron.

Dina kalolobaan tabung x-ray salaku bahan tina anoda dipaké tungsten, anu wilangan atom sarua 74. Salian Z badag, logam ieu boga ciri séjén tangtu nu nyieun cocog pikeun kaperluan ieu. Tungsten anu unik dina kamampuhna pikeun mulasara kakuatan lamun dipanaskeun, ngabogaan titik lebur tinggi na laju évaporasi low.

Salila sababaraha taun, anoda dijieunna tina tungsten murni. Dina taun anyar, urang mimitian nganggo alloy logam ieu kalawan rhenium, tapi ngan dina beungeut cai. anoda diri dina palapis tungsten-rhenium dijieunna tina bahan lampu, alus panas-gudang. Dua zat sapertos nu molybdenum sarta grafit.

tube X-ray anu dipaké pikeun mammography, dijieun ku anoda, coated kalawan molybdenum. bahan ieu mangrupa angka panengah atom (Z = 42), anu dibangkitkeun foton kalawan énergi ciri, cocog pikeun ngarekam dada. Sababaraha alat mammography ogé boga anoda kadua, dibentuk tina rhodium (Z = 45). Ieu ngamungkinkeun pikeun ngaronjatkeun energi jeung ngahontal penetrasi gede pikeun breasts padet.

Pamakéan alloy tungsten-rhenium ngaronjatkeun radiasi kaluaran jangka panjang - sareng alat efisiensi waktos sareng anoda dijieunna tina tungsten murni diréduksi alatan karuksakan termal ka beungeut cai.

Kalolobaan anoda boga bentuk tina Cakram tapered na dibereskeun kana aci motor, nu rotates aranjeunna dina speeds rélatif wanoh tina émisi sinar-X. Tujuan rotasi - jalan ngaleupaskeun panas.

titik fokus

The X-ray generasi bagian moal sakabéh anoda. Ieu lumangsung dina wewengkon nu leutik ti pabeungeutannana - titik fokus. Dimensi panungtungan ditangtukeun ukuran tina beam elektron datang ti katoda. Dina seuseueurna eta ngabogaan wangun rectangular variasina dina 0.1-2 Alat mm.

X-ray design tube ku ukuranana nu tangtu titik fokus. Leuwih leutik éta, kurang gerak Blur tur seukeutna gambar luhur, sarta naon deui, éta dissipation panas hadé.

Ukuran titik fokus mangrupakeun faktor nu kudu dianggap lamun milih éta tube X-ray. Pabrik ngahasilkeun Alat jeung titik fokus leutik, tempat eta perlu pikeun ngahontal resolusi luhur sarta radiasi cukup leutik. Contona, eta anu diperlukeun dina pangajaran patempatan leutik sarta hipu awak saperti di mammography.

Pipah X-ray utamana ngahasilkeun spot fokus dua ukuran - gedé jeung leutik, anu bisa dipilih ku operator anu luyu jeung prosedur ngabentuk gambar.

katoda

Fungsi utama katoda - keur ngahasilkeun éléktron na ngumpulkeun kana hiji beam diarahkeun ka anoda. Ieu umumna diwangun ku hiji kawat spiral leutik (filamén) study dina reses cup ngawangun.

Éléktron ngaliwatan sirkuit teu normal ninggalkeun konduktor tur ninggalkeun rohangan bébas. Sanajan kitu, aranjeunna tiasa ngalakukeun eta, upami aranjeunna meunang énergi cukup. Dina prosés nu katelah émisi termal, panas dipaké pikeun ngaluarkeun éléktron ti katoda. Ieu janten mungkin nalika tekanan dina tabung x-ray ngungsi ngahontal 10 ^-6 -10 ^-7 Torr. Seni. benang nu dipanaskeun dina ragam sarua salaku lampu filamén spiral ku jalan ngalirkeun therethrough ayeuna. Gawé katoda ray tube ieu dipirig ku Élmu sarta Téknik ka suhu pendaran kapindahan énergi termal therefrom éléktron.

balon

The anoda na katoda anu ngandung dina perumahan disegel - silinder. The balon na eusina anu mindeng disebut hiji sisipan, nu ngabogaan hirup kawates sarta bisa diganti. Pipah x-ray umumna boga bohlam kaca, sanajan logam jeung keramik tabung dipaké pikeun sababaraha aplikasi.

Fungsi utama pikeun ngarojong wadahna sarta isolasi nu anoda na katoda, sarta ngajaga vakum. Tekanan dina tabung x-ray anu ngungsi di 15 ° C nyaéta 1.2 × 10 ^-3 Pa. Ayana gas di tank bakal ngidinan listrik keur ngalir ngaliwatan alat kalawan bébas, henteu ngan dina bentuk hiji beam éléktron.

perumahan

aparatur tube X-ray misalna yén, sajaba dipager jeung rojongan komponén séjén, éta boga fungsi minangka awak tameng jeung absorbs radiasi, iwal ti beam mangpaat ngaliwatan jandela. Na beungeut éksternal rélatif badag dissipates lolobana panas dihasilkeun di alat. Rohangan antara cangkang jeung sisipan nu ieu ngeusi minyak nu nyadiakeun insulasi jeung cooling eta.

rante

Sirkuit listrik nyambungkeun télépon ka sumber daya, anu disebut generator a. Sumber keur Powered ti jaringan jeung ngarobah bolak ayeuna langsung ayeuna. generator oge ngidinan Anjeun pikeun ngaluyukeun sababaraha parameter tina ranté nu:

• KV - tegangan atawa poténsi listrik;
• MA - ayeuna nu ngalir ngaliwatan tabung;
• S - durasi atawa paparan waktu, dina fraksi-kadua.

sirkuit nyadiakeun pindahna éléktron. Éta téh boga muatan jeung tanaga, ngaliwatan generator, sarta masihan ka anoda. Salaku gerakan maranéhanana lumangsung dua transformasi:

• énergi poténsial listrik dirobah jadi énergi kinétik;
• kinétik, kahareupna dirobah jadi radiasi sinar-X sarta panas.

kakuatan

Nalika éléktron anjog di flask, maranéhanana mibanda énérgi listrik poténsi nu ditangtukeun ku jumlah tegangan KV antara anoda na katoda. Pipah X-ray ieu dijalankeun dina tegangan pikeun ngahasilkeun 1 KV nu unggal partikel kudu boga 1 keV. Kucara nyaluyukeun KV nu, operator méré tiap éléktron nyaéta jumlah nu tangtu énergi.

kinetik

tekanan low dina tube x-ray ngungsi (dina 15 ° C éta 10 ^-6 -10 ^-7 Torr. V.) ngamungkinkeun partikel dina peta ngeunaan émisi jeung gaya listrik thermionic dipancarkeun ti katoda pikeun anoda. gaya kieu accelerates aranjeunna, hasilna ngaronjat speed na énergi kinétik jeung poténsi sortir. Lamun partikel mangrupa lemahna dina anoda, poténsi na geus leungit, sarta sakabeh tanaga na dirobah jadi énergi kinétik. 100-keV éléktron ngahontal speed a gede ti satengah speed lampu. Ngahalangan beungeut partikel kasebut slowing handap pisan gancang tur leungit énergi kinétik maranéhanana. Manehna kabukti mun sinar-X atawa panas.

Éléktron datangna kana kontak jeung salasahiji atomna tina bahan anoda. Radiasi dihasilkeun ku interaksi maranéhanana jeung orbital (X-ray foton), sarta ku inti (bremsstrahlung).

énergi mengikat

Unggal éléktron dina atom ngabogaan énergi ngariung tangtu, nu gumantung kana ukuran kiwari dimungkinkeun sarta tingkat di mana partikel kasebut lokasina. Énergi mengikat muterkeun hiji peran penting dina generasi nu sinar-X ciri na ieu diperlukeun jang ngaleupaskeun hiji éléktron ti hiji atom.

bremsstrahlung

Bremsstrahlung ngahasilkeun jumlah greatest foton. Éléktron tembus kana bahan anoda tur dilegaan deukeut intina, deflected na decelerated atom gaya gravitasi. Énergi maranéhna leungit salila rapat ieu mucunghul dina bentuk X-ray foton.

sauntuyan

Ngan sababaraha foton boga hiji nutup énergi pikeun énergi éléktron. Mayoritas aranjeunna éta handap. Nganggap yen aya hiji spasi atanapi sawah sabudeureun inti, wherein éléktron pangalaman gaya "inhibisi". widang ieu bisa dibagi kana zona. Hal ieu méré hiji panempoan inti widang atom target di pusat. Éléktronik ragrag mana dina udagan ieu decelerated jeung dibangkitkeun hiji foton sinar-X. Partikel nu tumiba pangdeukeutna ka pusat, nu paling kakeunaan sahingga leungit énergi paling, ngahasilkeun pisan foton tinggi-énergi. Éléktron ngasupkeun kana zone luar ngalaman hiji interaksi lemah jeung ngahasilkeun foton énergi handap. Sanajan wewengkon boga lebar sarua, éta maranéhna boga aréa béda gumantung kana jarak ti intina. Kusabab jumlah kajadian partikel dina zone nu, gumantung kana Legana anak, éta atra yén aréa éksternal candak leuwih éléktron sarta ngabalukarkeun leuwih foton. Énergi spéktrum sinar X bisa diprediksi ku model ieu.

E _max foton spéktrum bremsstrahlung utama pakait jeung E _max éléktron. Handap titik ieu, kalayan turunna energi foton naek jumlahna maranéhanana.

Sajumlah signifikan tina foton énergi low diserep atawa disaring, sabab nyobian nembus beungeut tube anoda atanapi kotak filter. Nyaring sacara umum gumantung komposisi sarta ketebalan tina bahan ngaliwatan nu beam nu pas, sarta ieu nangtukeun formulir ahir kurva spéktrum low-énergi.

pangaruh KV

Bagian luhur-énergi spéktrum nangtukeun x-ray tegangan tabung di kV (kilovolt). Ieu sabab nangtukeun énergi éléktron ngahontal anoda, sarta foton moal bisa boga potensi gede ti ieu. Dina sagala tegangan jalan tube X-ray? Énergi foton maksimum pakait jeung potensi maksimum dilarapkeun. tegangan ieu bisa rupa-rupa mangsa paparan alatan éta jaringan ayeuna bolak. Dina hal ieu, E _max tegangan puncak ditangtukeun ku foton osilasi jaman KV _p.

Salajengna poténsi quanta, KV _p nangtukeun jumlah radiasi dihasilkeun ku angka tinangtu éléktron ngahontal anoda. Kusabab efisiensi total radiasi bremsstrahlung ngaronjat ku nambahan energi kajadian éléktron, nu ditangtukeun KV _p, ieu ngakibatkeun yén KV _p mangaruhan efisiensi alat.

Ngarobah KV _p, biasana ngarobah spéktrum. Legana sahandapeun kurva énergi ngagambarkeun lobana foton. spéktrum Unfiltered mangrupakeun segitiga, sarta jumlah radiasi di Indonesia saimbang kana KV alun. Dina ayana filter nu ogé ngaronjatkeun KV kanaékan penetrasi sahiji foton, anu ngurangan prosentase radiasi disaring. Hal ieu jadi marga pikeun ngaronjat ngahasilkeun radiasi.

radiasi ciri

Jinis interaksi anu dibangkitkeun radiasi ciri ngandung-speed tinggi tabrakan jeung éléktron orbital. Interaksi ngan bisa lumangsung nalika bagian E of partikel _nu boga leuwih gede ti énergi beungkeutan hiji atom. Lamun kaayaan ieu patepung, jeung aya tabrakan, éléktron ieu knocked kaluar. Ieu daun posisi kabuka, dieusi ku partikel anu tingkat énergi anu leuwih luhur. Salaku urang mindahkeun éléktron méré énergi dipancarkeun dina bentuk X-ray foton. Mangka disebut radiasi ciri, saprak E nyaeta foton ciri unsur kimia ti mana anoda dijieun. Contona, nalika hiji éléktron anu knocked K tungsten _sambungan lapisan kalawan E = 69,5 keV, lowongan keur ngeusi hiji éléktron ti _komunikasi L-tingkat kalawan E = 10,2 keV. Ciri X-ray foton boga énérgi sarua jeung bédana antara dua tingkat, atawa 59,3 keV.

Komo, bahan anoda ngabalukarkeun sababaraha ciri énergi sinar-X. Ieu lumangsung alatan éléktron dina rupa tingkatan énergi (K, L, jsb) bisa knocked bombarding partikel sarta vacancies tiasa ngeusi rupa-rupa tingkatan énergi. Sedengkeun vacancies L-tingkat dibangkitkeun foton jeung énergi maranéhna teuing leutik keur dipake dina Imaging diagnostik. Unggal énergi ciri anu dibéré designation nu nunjukeun orbital, wherein hiji lowongan, kalawan hiji indéks nu nembongkeun hiji sumber éléktron diperlukeun. alfa (α) ngalambangkeun indéks of ngeusian éléktron ti L-tingkat, sarta béta (β) nunjukkeun tingkat keusikan tina M atanapi N.

• Spéktrum tungsten. Radiasi karakteristik logam ngahasilkeun spéktrum linier nu diwangun ku sababaraha énergi diskrit jeung ngerem dibangkitkeun distribution kontinyu. Jumlah foton dijieun ku tiap énergi ciri, dicirikeun dina éta kamungkinan ngeusian éta lowongan K-tingkat gumantung kana orbital.
• Spéktrum molybdenum. Anodes logam ieu dipaké pikeun mammography, ngahasilkeun dua sahingga sengit ciri x-ray énergi: K-alfa di 17,9 keV jeung K-béta dina 19,5 keV. Kisaran optimum tina tabung sinar-X, anu ngamungkinkeun pikeun ngahontal kasaimbangan pangalusna diantara jelas tur dosis irradiation keur ukuran pinareup rata kahontal dina E _p = 20 keV. Sanajan Bremsstrahlung ngahasilkeun leuwih énergi. Dina parabot mammography pikeun nyoplokkeun bagian dihoyongkeun tina spéktrum dipaké filter molybdenum. filter nu gawéna dina prinsip «K-ujung". Ieu absorbs radiasi dina kaleuwihan éléktron mengikat énérgi dina atom molybdenum K-tingkat.
• Spéktrum rhodium. Rhodium boga nomer atom 45, sarta molybdenum - 42. Ku alatan éta, sinar X-karakteristik hiji anoda rhodium bakal boga tanaga rada luhur ti éta tina molybdenum sarta leuwih penetrating. Hal ieu dipaké pikeun Imaging breasts padet.

Anodes kalawan wewengkon beungeut ganda, molybdenum, rhodium, ngaktipkeun operator pikeun milih distribution dioptimalkeun pikeun breasts tina ukuran jeung dénsitas béda.

Efek dina spéktrum KV

nilai KV greatly mangaruhan radiasi ciri, nyaéta. K. Éta moal dihasilkeun lamun kirang KV éléktron tingkat K-énergi. Nalika KV ngaleuwihan nilai bangbarung ieu, jumlah radiasi umumna sabanding jeung bédana jeung bangbarung KV tube KV.

Spéktrum énergi foton tina beam X-ray dipancarkeun tina alat nu ditangtukeun ku sababaraha faktor. Sakumaha aturan, éta ngawengku bremsstrahlung sarta interaksi ciri.

Komposisi relatif spéktrum gumantung kana bahan anoda, KV na filter. Dina pipah ku ciri émisi tungsten anoda teu kabentuk dina KV <69,5 keV. Dina nilai luhur HF dipaké dina studi diagnostik, radiasi ciri ngaronjatkeun radiasi total ka 25%. Alat molybdenum eta bisa ngahontal nyangkokkeun badag tina total kapasitas generating.

episiensi

Ngan bagian leutik tina énergi dikirimkeun ku éléktron dirobah jadi radiasi. Fraksi utama kaserep sarta dirobah jadi panas. efisiensi radiasi diartikeun salaku fraksi total radiated kakuatan tina listrik umum imparted anoda. Faktor nu nangtukeun efisiensi tina tube X-ray anu dilarapkeun tegangan KV sarta wilangan atom Z. Rasio perkiraan tina handap:

• Efisiensi = KV x Z x 10 ^-6.

Hubungan antara efisiensi tur KV miboga éfék husus dina pamakéan praktis pakakas sinar-X. Alatan generasi panas tabung boga wates dina Jumlah kakuatan listrik anu aranjeunna tiasa dissipate. Ieu imposes dina kapasitas wates alat. Kalayan ngaronjatna KV kitu, jumlah radiasi dihasilkeun ku hiji panas nyata naek.

The gumantungna tina kekecapan generasi X-ray dina komposisi anoda téh ukur dipikaresep akademik sabab paling alat dipake tungsten. Iwal ti mangrupa molybdenum sarta rhodium, dipaké dina mammogram nu. Efisiensi sahiji alat ieu mangrupa nyata handap pikeun tungsten kusabab wilangan atom handap maranéhanana.

éféktivitas

Efisiensi tube X-ray diartikeun jumlah irradiation millirentgenah dikirimkeun ka titik di puseur beam mangpaat dina jarak 1 m ti titik fokus pikeun tiap 1 Mas éléktron ngaliwatan alat. nilaina ngagambarkeun kamampuh alat pikeun ngarobah énergi partikel boga muatan dina radiasi sinar-X. Eta ngidinan Anjeun pikeun nangtukeun paparan ngeunaan sabar, sarta snapshot di. Salaku efisiensi, efisiensi alat gumantung kana sababaraha faktor, kaasup KV, bentuk gelombang tegangan, jeung bahan anoda jeung gelar karuksakan permukaan ka alat filter sarta waktu pamakéan.

KV-manajemén

Tegangan KV tube X-ray éféktif ngatur radiasi kaluaran. Sakumaha aturan, mangka dianggap yén output sabanding jeung kuadrat tina KV kana. Duka kali paparan KV naek 4 kali.

gelombang

gelombang nu ngajelaskeun metoda ku nu KV variasina kalayan waktu salila generasi radiasi alatan alam siklik tina kakuatan. Dipaké sababaraha gelombang béda. Prinsip umum nyaeta: nu leutik nu robah dina KV bentuk, radiasi sinar-X dihasilkeun éfisién. Parabot modern dipaké Generators kalawan KV relatif konstan.

tabung sinar X: Manufacturers

Oxford Instrumén Company manufactures rupa alat, kaasup kaca, kakuatan ka 250 W, 4-80 poténsi kV, anu fokus titik 10 microns jeung rupa-rupa bahan anoda, t. H. Ag, Au, Co, Cr, Cu, Fe, Mo, M.Pd., Rh, Ti, W.

Varian nawarkeun leuwih 400 tipena béda tabung sinar X médis jeung industri. produser dipikawanoh séjén anu Dunlee gé, Philips, Shimadzu, Siemens, Toshiba, IAE, Hangzhou Wandong, Kailong et al.

Dina Rusia dihasilkeun X-ray tabung "Svetlana-Roentgen". Salian alat tradisional kalayan puteran sarta parusahaan anoda cicing manufactures alat tina katoda tiis fluks luminous dikawasa. Mangpaat alat handap:

• dianggo dina kontinyu sarta pulsa modus;
• henteuna inersia;
• régulasi inténsitas arus LED;
• spéktrum purity;
• kamungkinan radiasi sinar-X tina varying inténsitas.